JP2008002110A - 繊維補強積層緑化法面 - Google Patents

Abstract

【課題】少量の補強繊維で土壌連結性がよく、法面土壌の流亡防止効果に優れた繊維補強緑化法面を提供する。
【解決手段】本発明の繊維補強緑化法面は、種子またはその発芽体を含む植生土壌２の外側に、補強繊維４を植生土壌２における配合率よりも多く含んでなる補強土壌３を積層することを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は土木建築分野で用いられる、繊維で補強された緑化法面に関する。例として、道路の建設や河川など堤防の建設、および宅地造成など、切土や盛土を伴う工事によって形成される土手や傾斜面および崖などの法面を強化し、かつ、法表面を緑化するための種子を含む植生土壌を施工する場合に、植物が生育し根を張るまでの植生土壌の補強および流亡防止対策として、補強繊維を使用する繊維補強緑化法面に関する。

従来、道路の建設や河川など堤防の建設、および宅地造成などに伴って形成される法面、および崖などの法面は、単にその強化を目的とし、表面層をコンクリートブロックやモルタルなどで固めて施工することが多かった。

しかし、近年では法面の強化と共に「自然環境の保護と外観の維持」にも配慮し、法面に適当な植物を育成してその緑化を図る試みがなされている。例えば、法面を強化し、緑化するには、金網やプラスチック製のネットを法面に敷設した後、基盤材に保水材、肥料、植物の種子等を混入したいわゆる植生土壌をネット上から吹き付け、補強緑化法面を形成する手段がある。さらに、法面に加わるせん断力や引張力から法面を保護して植生土壌の移動や流亡を防止するため、植生土壌中に補強繊維を混入して施工する法面も提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

前記の補強繊維には、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維や、木毛繊維、ヤシ繊維、木質建設廃材、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等の粗大繊維が使用されている。これらの補強繊維のうち、合成繊維は腐食し難く、長期間にわたり法面を保護することができ、急傾斜の法面を緑化するような場合に向くとされている（例えば、特許文献２参照）。

また、天然繊維は、腐食して植生土壌と同化するので、肥料としての効果が期待でき、環境汚染のおそれがないという利点がある。さらに、環境にやさしい補強繊維として、生分解性ポリエステルなどの高分子を素材とする生分解性繊維が提案されている（例えば、特許文献１，３参照）。
特開平８−３３３７５４号公報 特開２００２−０２１０８８号公報 特開２００４−２４４８８９号公報

しかし、上記従来技術の法面緑化用補強繊維は、植生土壌中にあって植物の根の成長を妨げることなく植生土壌を固定し、法面に加わるせん断力や引張力から法面を保護するために用いられるが、法面緑化の植生土壌全層に補強繊維を混練することは、多量の補強繊維を必要とするうえ、重労働の混練作業を必要とし、工期および経済的に問題がある。また、通常の石油系合成繊維を使用した場合、多量の繊維質が分解されないまま土壌中に残存し、処分に窮するという問題もある。

本発明は、上記従来技術の課題を解決するため、流亡しやすい法面表層部を重点的に、かつ効率的に強化し、少量の補強繊維で、土壌連結性がよく、法面土壌の流亡防止効果に優れた繊維補強緑化法面を提供することを目的とする。

本発明に係る繊維補強緑化法面（以下、単に「法面」と言う場合がある。）は、種子またはその発芽体を含む植生土壌の外側に、平均繊維径が４〜２００μｍ、平均繊維長が３〜１００ｍｍの範囲にある補強繊維を、植生土壌中における配合率よりも多く含んでなる補強土壌を積層する。

本発明の繊維補強積層緑化法面によれば、少ない補強繊維量で表面保護性に富み、安全で環境にやさしい緑化法面を容易に得ることができる。

本発明は、種子またはその発芽体を含む植生土壌の外側に、単糸の平均繊維径が４〜２００μｍ、平均繊維長が３〜１００ｍｍの範囲にある補強繊維を、植生土壌中における配合率よりも多く含んでなる補強土壌を積層することを特徴とする。

植生土壌は、例えば、基盤材、保水材、接合剤などを調整した土壌に、法表面の緑化のため芝草等の植物の種子またはその発芽体を含んだものである。またさらには、高度化成肥料、緩効性肥料等の肥料を混合しても良い。基盤材としては、パーク堆肥、ビートモス等で構成され、保水材としては、パーライト、ゼオライト等が使用される。接合剤としては、水溶性合成高分子、合成接着剤等の接合剤などが好ましく使用される。

補強土壌とは、植生土壌と同様な基盤材、保水材、接合剤などを調整した土壌に補強繊維を配合したものである。また、さらに土壌改良材として、セメント等を好ましく混合することができる。

補強繊維は、単繊維の平均繊維径が４〜２００μｍの範囲とすることが重要である。単繊維の繊維径が４μｍよりも小さいと混練時に土壌中で凝集しやすくなり、土壌の面連結性が乏しくなるため、法面の強度が低下し、施工時のダレや厚みムラ等の発生により施工不良となるおそれがある。また、２００μｍよりも大きくなると土壌と補強繊維との接着面積が小さくなり、所要の補強効果を得られなくなる可能性がある。なかでも、土壌への分散性と補強効果とのバランスから、単繊維の平均繊維径は２０〜１２０μｍが好ましい。

補強繊維は、平均繊維長が３〜１００ｍｍの範囲内であることが重要である。平均繊維長が３ｍｍよりも短いと土壌の面連結性が低くなり、１００ｍｍよりも長すぎると土壌中における分散性が悪くなる傾向がある。なかでも、土壌への分散性と補強効果とのバランスからより好ましくは１０〜５０ｍｍである。

なお、平均繊維長の異なる２種類もしくはそれ以上の種類の補強繊維を併用することによって、土壌中における分散性を向上させることができる。このように併用する場合は、併用する補強繊維の平均繊維長の比が、１：１．５〜１：４倍程度のものを用いるのが好ましい。

補強繊維の伸度としては、１５〜７０％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは、２０〜５０％である。伸度は、低すぎても高すぎても植生土壌の面連結性を低下させ、補強効果の低下および植生土壌の移動や流亡のおそれが増大するためである。

補強繊維の引張強度としては、風雨等の外力による植生土壌の移動や流亡に抵抗するため、３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上を有することが好ましい。

本発明では、植生土壌の外側に補強土壌が積層されており、補強土壌における補強繊維の配合率は、植生土壌中における補強繊維の配合率よりも多く含んでなることが重要である。補強土壌を上記のような構成とすることにより、植生土壌の保護層として、植生土壌の自重による亀裂防止や流亡防止に有効となる。

保護層となる補強土壌に、より繊維を集中させることで、植生土壌全層に補強繊維を配合するより少ない繊維量で、同等あるいはそれ以上の植生土壌の亀裂防止や流亡防止効果を得ることができる。

植生土壌の厚みとしては、種子の育成のための肥料を含むため、５〜１００ｍｍ程度必要であり、補強土壌の厚みとしては、植生土壌を保護しつつ、植物の育成の妨げにならない程度の厚さとするため、５〜５０ｍｍが好ましい。

植生土壌の外側に補強土壌を積層させる２層構造が基本であるが、さらに補強効果を高めるために補強土壌を２層あるいは複数層積層させてもよいし、既存の法面が軟弱である等の場合には、既存の法面に直接補強土壌を積層させた後、植生土壌、補強土壌を積層させるサンドウィッチ構造も好ましい。

補強繊維としては、生分解性繊維が好ましい。植生土壌の植物が生育し根を張るまでは、土壌補強および流亡防止効果を発揮し、植物が生育し、根を張った後は、徐々に分解され、肥料としての効果が期待でき、環境汚染のおそれがなく、特に、通常の石油系合成繊維のように廃棄処分に窮することがないからである。

生分解性繊維としては、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ乳酸／グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）、ポリブチレンサクシネート／アジペート共重合体（ＰＢＳＡ）、ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、ポリヒドロキシブチレート／バリレート共重合体（ＰＨＢ／Ｖ）、綿、絹、麻、羊毛、マントリオース、酢酸セルロース、ハイアミロースコーンスターチが好ましく使用できる。

植生土壌に対する補強繊維の配合率は、土壌１ｍ^３あたり２０ｋｇ以下が好ましい。本発明の植生土壌は保護層である補強土壌を設けるものであるので必ずしも補強繊維を含む必要はないが、植生土壌の吹付け時、および吹付け後、補強土壌を積層させるまでの間に、植生土壌がダレて厚みムラを発生したり、亀裂が生じたり、さらには法面の流亡や崩壊が生じないように、植生土壌にも補強繊維を配合してもよい。但し、吹付け後補強土壌を積層させるまでの期間は短期間であるため、施工性とコストのバランスから土壌１ｍ^３当たり２０ｋｇを上限とすることが好ましい。

一方、補強土壌に対する補強繊維の配合率は、土壌１ｍ^３あたり５〜５０ｋｇの範囲内であるのが好ましい。５ｋｇより低いと補強土壌の面連結性が低くなり、５０ｋｇを越えると補強土壌の吹付け施工性が悪くなる傾向があるため上記範囲とすることが好ましい。

以下、本発明に係る繊維補強緑化法面を実施するための最良の形態を、図を参照しながら説明する。

図１は、本発明の繊維補強積層緑化法面の断面図である。

図１において、１は、道路の建設や河川など堤防の建設および宅地造成などに伴って形成される法面、２は、植生土壌で、堤防、崖などの法面１に吹付けて施工する。３は、植生土壌２の表面を保護するため、植生土壌２の外側に積層させる補強土壌で、内部に補強繊維４が添加されている。

以上に本発明の繊維補強緑化法面について説明したが、本発明は、流亡しやすい法面表層部を重点的に、かつ効率的に強化するために、補強繊維４を植生土壌２における配合率よりも、補強土壌３の方により多くの配合率で含ませて積層することを特徴としている。

次に、上述した本発明の繊維補強緑化法面の施工方法を図１を用いて説明する。

前述の植生土壌２と補強土壌３を調整し、準備する。

補強土壌３を調整する際の補強繊維４と補強土壌３との混合方法は、オムニミキサー、複合リボンミキサー、コンクリートミキサー等を用いて行うことができる。そして、法面への吹付け工法の場合、基盤材等と所定量の補強繊維４とを混合した補強土壌３を、法面形成機械を用いて転圧被覆したり、ローラーコンパクダーなどで転圧することもできる。

かくして施工できた本発明の繊維補強緑化法面は、補強繊維４を混合した補強土壌３を法面に施工するのに特別の工法を必要としないため、多くの土木工事における法面に対して適用することができる。例えば、高速道路や一般道路等における法面や、河川の堤防・護岸等の法面、宅地造成等における法面、公園等の法面や、山間部の急傾斜地にも適用することができる。また、この発明は、補強繊維４による土壌の面連結強度が高く、屋上緑化などの緑化技術における強風による土壌飛散防止対策にも有効である。

（測定方法）
（１）平均繊維径
無作為に繊維を３０本採取し、その経をマイクロスコープにて拡大した写真において計測し、平均値をとり、単糸の平均繊維経とした。

（２）平均繊維長
無作為に繊維を３０本採取し、その長さを精密定規で計測し、平均値をとり、平均繊維長とした。

（３）土壌に対する補強繊維の配合率
土壌１ｍ^３当たりの補強繊維の質量（ｋｇ）で示される。
施工後においては、対象となる植生土壌または補強土壌を５Ｌ採取し、含まれる補強繊維を分離し、その質量を測定した。それを土壌１ｍ^３あたりの質量に換算し、土壌に対する補強繊維の配合率とした。

（４）補強繊維の引張強度・伸度
短繊維にカットする前の長繊維をもって、ＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９ ８．５．１に拠って測定した。
試料を緩く張った状態で、引張試験機（株式会社オリエンテック製テンシロン（登録商標）ＵＣＴ−１００）のつかみにつかみ間隔２０ｃｍで取り付け、引張速度２０ｃｍ／分の定速伸長にて試験を行った。初荷重をかけたときの伸びを緩み（ｍｍ）として読み、更に試料を引っ張り、試料が切断したときの荷重及び伸び（ｍｍ）を測定し、次の式によって引張強さ及び伸び率を算出した。試験回数は１０回とし、その平均値を算出した。
Ｔ_ｂ＝ＳＤ／Ｆ_０
ここに、Ｔ_ｂ：引張強さ（Ｎ／tex）
ＳＤ：切断時の強さ（Ｎ）
Ｆ_０：試料の正量繊度（tex）
伸び率（％）＝［（Ｅ_２−Ｅ_１）／（Ｌ＋Ｅ_１）］×１００
ここに、Ｓ：伸び率（％）
Ｅ_１：緩み（ｍｍ）
Ｅ_２：切断時の伸び（ｍｍ）
Ｌ：つかみ間隔（ｍｍ）。

［実施例１］
（補強繊維）
平均繊維径２８μｍ、平均繊維長１０ｍｍ、伸度６０％、引張強度３ｃＮ／ｄｔｅｘのポリ乳酸繊維フィラメントを１０ｍｍにカットし、補強繊維を得た。

（植生土壌）
バーク堆肥５０質量％、ピートモス４０質量％、パーライト１０質量％の混合比で混合し、土壌１ｍ^３あたり、結合材として合成樹脂製接合剤を５０ｋｇ、緩効性肥料を２．５ｋｇ、種子として芝草５０ｇを混合して、植生土壌を得た。

（補強土壌）
バーク堆肥５０質量％、ピートモス４０質量％、パーライト１０質量％の混合比で混合し、土壌１ｍ^３あたり、結合材として合成樹脂製接合剤を３５ｋｇ、上記補強繊維を１２ｋｇ配合して、補強土壌を得た。

（施工）
上記の植生土壌を、現出した法面に土壌材の吹付け機を用いて、厚さ３０ｍｍで吹付け施工した。
次に、補強土壌を、植生土壌の外側に土壌材の吹付け機を用いて厚さ５ｍｍで吹付け施工した。

吹付け施工直後の補強土壌における補強繊維の配合率は１２ｋｇ／ｍ^３であり、仕込みの配合率と同等であり、均一分散されていることが確認できた。

施工から１週間経過後にハイウォッシャーを用いて４９，０００Ｐａの圧力の水を１．９２ｍＬ／分で散布しながらシャワーリングテストを実施し、かつ途中降雨があったが、植生土壌の流亡もなく、４週間経過後には発芽を確認できた。

［比較例１］
（補強繊維）
実施例１と同様の補強繊維を用いた。

（植生土壌）
バーク堆肥５０質量％、ピートモス４０質量％、パーライト１０質量％の混合比で混合し、土壌１ｍ^３あたり、結合材として合成樹脂製接合剤を５０ｋｇ、緩効性肥料を２．５ｋｇ、種子として芝草５０ｇ、上記の補強繊維を３ｋｇ配合して、植生土壌を得た。

（補強土壌）
種子を混合しない補強土壌は、用いなかった。

（施工方法）
上記の植生土壌を、現出した法面に土壌材の吹付け機を用いて、厚さ３５ｍｍで吹付け施工した。

吹付け施工直後の植生土壌における補強繊維の配合率は３ｋｇ／ｍ^３であり、仕込みの配合率と同等であり、均一分散されていることが確認できた。

施工から１週間経過後にハイウォッシャーを用いて４９，０００Ｐａの圧力の水を１．９２ｍＬ／分で散布しながらシャワーリングテストを実施した。その結果、本比較例では、保護層となる補強土壌がなく、かつ、表出している植生土壌は土壌に対する補強繊維の配合率が低いため、実施例に比べて植生土壌の表層の流亡が顕著であり、法面のダレやムラも確認された。また、４週間経過後に発芽は確認されたものの、植生土壌と種子が流亡しているため均一な植生がなされず、植物が生育し根を張ることによる法面の補強および土壌流亡防止効果は望めない状態であった。

尚、厚さ３５ｍｍの土壌において、単位面積当たりに使用される補強繊維の質量は、実施例１では、１００ｍ^２当たり６ｋｇ、比較例１では１００ｍ^２当たり１０．５ｋｇであった。単位面積当たりの補強繊維使用量は、比較例１の方が多いにも関わらず、実施例１に比べ補強効果に劣った。

本発明に係る繊維補強積層緑化法面の一実施例を模式的に示した断面図である。 本発明の他の実施形態に係る繊維補強積層緑化法面の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る繊維補強積層緑化法面の断面図である。

符号の説明

１…元の法面
２…植生土壌
３…補強土壌
４…補強繊維
５…植物の種子

Claims (4)

1. 種子またはその発芽体を含む植生土壌の外側に、平均繊維径が４〜２００μｍ、平均繊維長が３〜１００ｍｍの範囲内にある補強繊維を、植生土壌中における配合率よりも多く含んでなる補強土壌を積層することを特徴とする繊維補強緑化法面。
2. 補強繊維が生分解性繊維である、請求項１記載の繊維補強緑化法面。
3. 植生土壌に対する補強繊維の配合率が土壌１ｍ^３あたり２０ｋｇ以下である、請求項１または２記載の繊維補強緑化法面。
4. 補強土壌に対する補強繊維の配合率が、土壌１ｍ^３あたり５〜５０kgの範囲内である、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維補強緑化法面。

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